高层建筑结构设计第一节

1、1高高 层层 建建 筑筑 结结 构构 设设 计计2 土地少、人口多土地少、人口多节约土地、保证吃饭、基本建设节约土地、保证吃饭、基本建设 发展高层建筑结构发展高层建筑结构 掌握高层建筑的优、缺点掌握高层建筑的优、缺点本课程对此类结构进行探讨本课程对此类结构进行探讨3目录目录 绪论绪论1 结构选型与结构布置结构选型与结构布置2 荷载与地震作用荷载与地震作用3 高层框架结构设计高层框架结构设计5 设计计算的基本规定4 高层剪力墙结构设计高层剪力墙结构设计6 高层框架高层框架-剪力墙结构设计剪力墙结构设计74高层建筑：指层数较多、高度较高的建筑。国际：1972年国际高层建筑会议，建议把高层划分为四类

2、： 916层（H50M） 1725层（H 75M） 2640层（H 100M） 40层以上超高层（H 100M）美国：30或40层以上日本：大于20层住宅或大于30层的旅馆、办公楼我国：高层混凝土规范（ JGJ3- 2002）规定：住宅1010层及10层以上或 28米以上的高层民用建筑为高层建筑；建筑高度超过100m的建 筑均为超高层建筑。 防火规范（GB50045-95）规定：10层以上或 总高度超过24米以上 建筑为高层建筑。注注：高度指室外地面到主楼屋面不包括突出屋面的电梯机房等 民用住宅电梯要求8层，如南京地区7层1.1高层建筑的定义高层建筑的定义5序号名称地点总高度（M）层数动土竣工

3、年月结构材料结构体系用途 迪拜塔（又称迪拜大厦或比斯迪拜塔）阿拉伯联合酋长国迪拜828地上:160地下:22004.92010.1钢+砼单式结构（由连为一体的管状多塔组成）多用途台北国际金融中心(101大楼)中国台北508(448+60)地上:101地下:31999.72003.10钢+砼内筒+井字型巨型框架办公上海环球金融中心中国上海492地上:101地下:32003.22008.8钢+砼成组筒办公石油大楼(双峰塔)马来西亚.吉隆坡451.9(377.9+74)地上:94地下:31993.121996.2钢+砼砼内筒+砼巨型外圆柱+钢梁组合楼盖多用途西尔斯大楼美国芝加哥520（443+77）

4、地上:110地下:319721974钢成组筒办公金茂大厦中国上海420.5地上:88地下:31994.51999.3钢+砼核心砼筒+复合巨型柱+外伸钢桁架多用途纽约世贸中心（被毁）美国纽约北楼:417南楼:415 地上:110地下:619621976钢筒中筒办公6 最高记录第一高楼：哈利法塔，原名迪拜塔，第一高楼：哈利法塔，原名迪拜塔，又称迪拜大厦或比斯迪拜塔又称迪拜大厦或比斯迪拜塔【建筑现况】 已完工投入使用 【动土时间】 2004年9月21日 【封顶时间】 2009年10月 【使用时间】 2010年1月4日 【建筑高度】 总高度828米（2,684英尺） 【建筑层数】 162层 【结构形式

5、】 钢筋混凝土结构 【抗震能力】 6.3级地震 【建筑造价】 105亿（RMB） 【占地面积】 34.4公顷 【设计单位】 SOM-阿德里安史密斯 【建筑工人】 1.2万名 【建筑温差】 底层-顶层： -10 【开发单位】 伊玛尔地产 【施工单位】 中国南通六建、韩国三星工程、 BESIX、 Arabtec7 高度记录：高度记录：哈利法塔与其他知名的高层建筑比较：最高的建筑：828 米（2,717英尺）（先前为 美国北达科塔州高628.8 米（2,063 英尺）的KVLY 电视塔） 最高的自立建筑：828 米（3,220英尺）（先前为加拿大国家电视塔 - 553.3 米（1,815 英尺） 最

6、多楼层数：162层（先前为已完成的西尔斯大楼110层、记录上最多的纽约世贸中心110层） 最高混凝土结构： 601.0 米（1,972 英尺） （先前为台北101屋顶 - 449.2 米（1,474 英尺）8 楼层用途：楼层用途：9 第二高楼：中国台北国际第二高楼：中国台北国际金融中心金融中心 (也叫也叫TAIPEI101TAIPEI101大楼大楼) 【建设地点】：台北市信义区西村里信义路五段7号 【开工时间】：1999年7月 【竣工时间】：2003年10月17日 【占地面积】：30278平方米 【建筑面积】：28.95万平方米 【建筑高度】：508米 【建筑层数】：地上101层，地下3层 【

7、结构形式】：钢筋混凝土结构，新式的巨型结构 【建筑造价】：580亿元台币 【投资单位】：台北金融大楼控股有限公司 【设计单位】：李祖原建筑师事务所 【建设用途】：购物中心，办公，观景， 【施工单位】：KTRT 【英文名称】：Taipei 101（隐义Technology、 Art、 Innovation、 People、 Environment、Identity） 【别称】：台北国际金融中心10 工程结构：工程结构：建筑:TAIPEI 101为世界首创的多节式摩天大楼 第27层至第90层共64层中，每8层为一节，一共8节，每八层所组成的倒梯形方块形状来自中国的鼎“为了增加大楼的弹性来避免强震所

8、带来的破坏，台北101的中心是由一个外围8根钢筋的巨柱所组成。 抵销风力所产生的摇晃主要设计是阻尼器，而大楼外形的锯齿状，经由风洞测试，能减少30-40%风所产生的摇晃。 基桩由382根钢筋混凝土构成。中心的巨柱为双管结构，钢外管，钢加混凝土内管，台北101所使用的钢至少有5种，依不同部位所设计，特别调制的混凝土，比一般混疑土强度强60%。 11 调质阻尼器：调质阻尼器： 为了因高空强风及台风吹拂而造 成的摇晃，大楼内设置了谐质块 阻尼器，是在88至92楼挂置一个 重达660公吨的巨大钢球，利用摆动 来减缓建筑物的晃动幅度。据台北 101告示牌所言，这也是全世界唯一 开放游客观赏的巨型阻尼器，

9、更是 目前全球最大之阻尼器。12 第三高楼：上海环球金融中心第三高楼：上海环球金融中心【开工日期】 ：1997年年初首次开工；后遭1997年亚洲金融危机停工，于2003年2月工程复工。 【竣工日期】 ： 2008年8月29日。 【用地面积】 ： 30,000 。 【占地面积】 ： 14,400 。 【建筑面积】 ： 381,600 。 【建筑层数】 ： 地上101层、地下3层 。 【建筑高度】 ： 492米 。 【结构形式】 ： 钢筋混凝土结构（SRC结构）、钢结构（S结构）。 【建筑造价】 ： 1050亿日元（73亿人民币） 【投资单位】 ： 森海外株式会社（Forest Overseas

10、Co., Ltd.） 。 【建筑设计】 ： KPF建筑师事务所 。 【结构设计】 ： 籁思理罗伯逊联合股份有限公司(LERA) 。 【设计单位】 ： 上海现代建筑设计（集团）有限公司、华东建筑设计研究院有限公司 。 【施工单位】 ： 中国建筑工程总公司、上海建工（集团）总公司总承包联合体。 【所获荣誉】 ： 2008年竣工的最佳高层建筑（美国芝加哥“高层建筑和城市住宅委员会”评选）。 13 上海环球金融中心建筑平面图：上海环球金融中心建筑平面图：Lower Floor Max. 12 TenantsHigher Floor Max. 14 Tenants14 上海环球金融中心五大上海环球金融中

11、心五大之最：之最：屋顶高度世界第一：492米，超过了之前屋顶高度世界第一的台北101大楼（480米）。 人可达到高度世界第一：474米，大楼100层的观光天阁是世界上人能到达的最高观景平台。 世界最高中餐厅：416米，设在93层的中餐厅，将成为全球最高中餐厅。 世界最高游泳池：366米，设在85层的游泳池，将夺得“世界最高游泳池”称号。 世界最高酒店：设在大楼79至93层的柏悦酒店，将成为世界最高酒店。 15第四高楼：马来西亚吉第四高楼：马来西亚吉 隆坡石油大楼隆坡石油大楼 【建设地点】：吉隆坡市中市KLCC 计划区的西北角 【开工时间】：1993年12月27日 【竣工时间】：1996年2月1

12、3日 【占地面积】：40公顷 【建筑面积】：28.95万平方米 【建筑高度】：452米 【建筑层数】：88层 【结构形式】：高轧制钢梁支托的金 属板，钢筋混凝土 【建筑造价】：20亿马币 【投资单位】：马来西亚石油公司 【设计单位】：凯撒培礼建筑事务 所西泽配利 【建设用途】：办公 【英文名称】：The Petronas Twin Towers. 【别称】：佩重纳斯大厦、马来西亚 国家石油大厦、国家石油 双塔、双子塔 16 外部构造：外部构造：双塔的外檐为152英尺（4636m）直径的混凝土外筒，中心部位是748英尺754英尺高强钢筋混凝土内筒，18英寸高轧制钢梁支托的金属板与混凝土复合楼板将

13、内外筒连系在一起。4架钢筋混凝土空腹格梁在第38层内筒四角处与外筒结合。塔楼由一个筏式基础和长达340英尺但达不到基岩层之4英尺9尺截面长方形摩擦桩，或称作发卡桩承托。位于圆形与正方形重送交接点位置处的16根混凝土柱子支承上部结构荷载。 17世界之最：世界之最： 连接双子塔的空中走廊是 目前世界上最高的过街桥。 站在这里，可以俯瞰马来西 亚最繁华的景象。双子塔内 有全马来西亚最高档的商 店，销售的都是品牌商品， 当然价格也是最高的。塔内 有东南亚最大的古典交响音 乐厅Dewan古典交响音 乐厅。 18 第五高楼：美国芝加哥西尔斯第五高楼：美国芝加哥西尔斯大楼大楼【建设地点】：美国伊利诺伊州芝加

14、哥 【现名】：韦莱集团大厦（2009年7月16 日改名） 【开工时间】：1972年 【竣工时间】：1974年 【建筑面积】：418000平方米 【建筑高度】：443米（527.3米含天线） 【建筑层数】：地上110层，地下3层 【结构形式】：高层建筑抗风结构 【建筑造价】：39亿 【投资单位】：西尔斯百货公司 【设计单位】：SOM建筑师事务所 【建设用途】：办公 【英文名称】：Sears Tower 【别称】：希尔斯大厦19西尔斯大楼结构：西尔斯大楼结构：整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构，离地面越远剪力越小，大厦顶部由风压引起的振动也明显减轻。大厦采用由钢框架构成的成束筒结构体系，外部用黑

15、铝和镀层玻璃幕墙围护。其外形的特点是逐渐上收的，即150层为9个宽度为23.86米的方形筒组成的正方形平面；5166层截去一对对角方筒单元；6790层再截去另一对对角方筒单元，形成十字形；91110层由两个方筒单元直升到顶。2021第六高楼：上海金茂大厦第六高楼：上海金茂大厦【建设地点】：中国上海浦东新区世 纪大道88号【开工日期】：1994年5月10日 【竣工日期】：1999年3月18日 【占地面积】：2.3公顷 【建筑面积】：29万平方米 【建筑层数】：地上88层，地下3层 【建筑高度】：420.5米 【结构形式】：钢筋混凝土结构 【建筑造价】：50亿 【投资单位】：中国金茂（集团）股 份

16、有限公司 【建筑设计】：美国芝加哥SOM设计 事务所,、主创建筑师 Adrian Smith 【英文名称】：Jinmao Building 22结构平面立面图：结构平面立面图：2324 最新结构技术：最新结构技术： 商品砼和散装水泥应用技术 粗直径钢筋连接技术 新型模板与脚手架应用技术 高强混凝土技术 建筑节能技术 硬聚氯乙烯塑料管的应用技术 粉煤灰综合利用技术 建筑防水工程新技术 现代管理技术与计算机应用 25第七高楼：美国纽约第七高楼：美国纽约世贸中心姐妹楼世贸中心姐妹楼【建设地点】：美国的纽约州 纽约市 曼 哈顿岛西南端 【开工日期】：1962年 【竣工日期】：1976年 【占地面积】：

17、6.5公顷 【建筑面积】：每幢摩天楼面积46.6万 平方米 【建筑层数】：地上110层，地下6层 【建筑高度】：北楼:417米，南楼:415米【结构形式】：钢结构 【建筑造价】：7亿美元 【投资单位】：纽约州和新泽西州的港 务局 【建筑设计】：美籍日裔建筑师M雅马 萨基26 世界贸易中心遭撞击示意图：世界贸易中心遭撞击示意图：27 世界贸易中心南塔楼倒塌后：世界贸易中心南塔楼倒塌后：28 世界贸易中心北塔楼倒塌后：世界贸易中心北塔楼倒塌后：29 夕阳下的世贸夕阳下的世贸追思：追思：3031 南京紫峰大厦南京紫峰大厦【建设地点】：位于南京鼓楼区鼓楼广场，东至中央路，西至北京西路。【开工日期】：2

18、005年5月底 【竣工日期】：2008年9月28日 【占地面积】：18721m2 【建筑面积】：260000 m2 【建筑层数】：地上89层，地下3层 【建筑高度】：381米+69米， 【施工单位】：上海建工 【建筑造价】：40亿 【投资单位】：南京国资集团、上海绿地集团 【建筑设计】：由美国著名设计单位SOM与华东建筑设计研究院有限公司合作设计 32 1.2发展高层建筑的意义高层建筑的意义 在现代化大都市中，过度的人口和建筑密度，城市用地日趋紧张，真可谓寸土千金，使得人们不得不向空间发展。 意义：（1）节约用地； （2）节省城市基础设施费用； （3）改善城市市容。 高层建筑的出现，不仅改变了

19、城市的建筑布局，而且为当地的经济发展起到了巨大的带动作用。 随着高性能材料的不断研制和开发，结构形式合理性的进一步研究，可以预见，在今后的土木工程领域，高层建筑仍将是世界各国在城市建设中的主要形式，扮演重要的角色。因此，掌握高层建筑的设计知识，是对土木工程领域技术人员的基本要求。33 1.3 高层建筑的特点高层建筑的特点 优点：高层建筑具有占地面积少、建筑面积大、造型特殊、集中化程度高、有较好的日照、采光和通风效果等优点。正是这些优点，使得高层建筑在现代化大都市中得到了迅速的发展。 缺点：随着建筑高度的增加，建筑的防火、防灾、热岛效应等已成为人们急待解决的难题。 此外，从受力角度来看，随着高层建筑高度的增加，水平荷载（风载及地震作用）对结构起的作用将越来越大。 34 1.4 高层建筑的材料高